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Aerobe Zellatmung

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Biologie

Die aerobe Zellatmung ist ein Stoffwechselvorgang, der der Energiegewinnung dient. Dazu wird Glucose aufgespalten, um das vom Körper verwertbare Adenosintriphosphat (ATP) zu erhalten. Wie der Name der aeroben Zellatmung schon verrät, ist eine Voraussetzung, dass Sauerstoff vorhanden ist. Ist Sauerstoff nicht vorhanden, laufen stattdessen anaerobe Stoffwechselwege ab, um Glucose aufzuspalten. Diese sind aber weniger effektiv, d.h. es kann weniger Energie in ATP gespeichert werden als bei der aeroben Zellatmung.

Wenn kein Sauerstoff vorhanden ist und der Stoffwechselprozess der aeroben Zellatmung nicht stattfinden kann, läuft stattdessen die Milchsäuregärung und/oder die alkoholische Gärung ab.

Reaktionsort der aeroben Zellatmung

Die Zellatmung kann in Eukaryoten und Prokaryoten stattfinden. Menschen und Pflanzen gehören zu den Eukaryoten. Pflanzen können die Kohlenhydrate für ihren Stoffwechsel mithilfe von Sonnenenergie bei der Fotosynthese selbst herstellen. Menschen hingegen sind auf Nahrung angewiesen, die Kohlenhydrate bzw. Glucose enthält. Glucose wird dann bei der Zellatmung schrittweise abgebaut.

Zum größten Teil findet die aerobe Zellatmung in den Mitochondrien statt. Bestimmt kennst du die Mitochondrien auch unter dem Begriff „Kraftwerke der Zelle“.

Energiewährung der Zelle

ATP ist ein Nukleotid mit drei Phosphatgruppen. ATP wird auch die „Energiewährung“ in unserem Körper genannt, weil es universell im Körper genutzt werden kann. Der Name von Adenosintriphosphat verrät dir schon, dass drei Phosphate an dem Nukleotid angehängt sind. Die Bindung zwischen der 2. und 3. Phosphatgruppe ist besonders energiereich. Wie ein Molekül ATP aufgebaut ist, kannst du in Abbildung 1 nachvollziehen.

Wird Energie benötigt, wird diese Bindung gespalten und Energie wird frei. Dann entsteht das energiearme Adenosindiphosphat (ADP) und Phosphat. Dieser Prozess ist reversibel, das heißt, dass eine Phosphatgruppe wieder an ADP angehängt werden kann. Dann ist das Molekül wieder energiegeladen.

aerobe Zellatmung Adenosintriphosphat StudySmarter

Abbildung 1: Adenosintriphosphat

Quelle: online-heilpraktikerschule-mv.de

Ablauf der aeroben Zellatmung

Die aerobe Zellatmung besteht aus 3 Teilschritten:

  1. Glykolyse
  2. Citratzyklus (inkl. oxidativer Decarboxylierung)
  3. Atmungskette

Bei allen drei Teilschritten wird ATP produziert. Bei der Atmungskette allerdings am meisten.

Glykolyse

Die Glykolyse findet in eukaryotischen Zellen im Cytoplasma statt. Dabei wird Glucose zu Pyruvat abgebaut. Man kann die Glykolyse in zwei Teile aufteilen. Im ersten Teil wird Energie verbraucht. Er trägt somit noch nicht zu Energiegewinnung bei. Im zweiten Teil der Glykolyse wird Energie in NADH + H+ und ATP gespeichert. Dabei entstehen 2 Pyruvat.

Wichtig ist, dass pro Mol Glucose 2 Mol Pyruvat entstehen. Das kannst du dir herleiten, indem du dir merkst, dass Glukose 6 Kohlenstoffatome besitzt und Pyruvat lediglich 3. Daher müssen zwei Pyruvat-Moleküle entstehen, da sonst Kohlenstoffatome verloren gingen. Der Ablauf der Glykolyse ist in Abbildung 2 für dich zusammengefasst dargestellt.

Die Glykolyse kann auch unter anaeroben Bedingungen stattfinden. Sie ist also nicht direkt abhängig von Sauerstoff. Es ist also durchaus möglich, die Glykolyse nicht als Teil der Zellatmung zu betrachten, sondern als vorgeschalteten Prozess.

Tipp: Je nach Lehrbuch oder Lehrkraft wird Pyruvat auch Brenztraubensäure genannt.

Die freiwerdende Energie wird bei der Glykolyse in Form von ATP gespeichert. NADH + H+ dient hier als Elektronenakzeptor. Also speichert auch NADH + H+ Energie.

Bilanz der Glykolyse

aerobe Zellatmung Bilanz der Glykolyse StudySmarter

Oxidative Decarboxylierung

Die oxidative Decarboxylierung, ist die Schlüsselreaktion zwischen Glykolyse und Citratzyklus. Hier wird das Pyruvat, das Produkt der Glykolyse, in die Mitochondrien transportiert. Jetzt finden weitere Reaktionen der aeroben Zellatmung in den Mitochondrien statt.

Bei der oxidativen Decarboxylierung wird eine Carboxylgruppe abgespalten und das restliche Molekül oxidiert. Dabei wird Kohlenstoffdioxid frei, was wir über unsere Lungen ausatmen können. Es entsteht ein Acetat-Molekül. Es ist das Anion der Essigsäure, was dir die Endung -at verrät.

Bei der Oxidation des Pyruvats werden Elektronen abgegeben, die auf NAD+ übertragen werden. Dadurch wird NAD+ zu NADH + H+ reduziert. Zuletzt wird auf das Acetat ein Coenzym A übertragen, wodurch es aktiviert wird. Das Produkt der Reaktion heißt Acetyl-CoA oder Acetyl-Coenzym-A. Die Bindung zwischen Acetyl und Coenzym A ist energiereich, weshalb das Acetyl beim Einschleusen in den Citratzyklus leicht übertragen werden kann.

Bilanz der oxidativen Decarboxylierung

aerobe Zellatmung Bilanz der oxidativen Decarboxylierung StudySmarter

Citratzyklus

Das Ausgangsmolekül ist Acetyl-CoA, das von der oxidativen Decarboxylierung bereitgestellt wird. Die Acetyl-Gruppe wird im ersten Reaktionsschritt auf Oxalacetat übertragen. Oxalacetat ist ein Akzeptormolekül, das aus 4 Kohlenstoffatomen besteht. Dabei entsteht Citrat, wonach der Zyklus benannt ist. Der Zyklus ist auch als Krebs-Zyklus, Citronensäure-Zyklus oder Tricarbonsäurezyklus bekannt.

Citrat besitzt 6 Kohlenstoffatome. Wie du an der Endung -at wieder erkennst, ist Citrat also das Anion der Citronensäure.

Den Citratzyklus oder Zitronensäurezyklus kann in zwei Phasen eingeteilt werden:

  1. Abbau von Citrat
  2. Wiederherstellung von Oxalacetat

Die erste Phase ist dafür zuständig, dass Kohlenstoffatome abgespalten werden und in Form von Kohlenstoffdioxid freigesetzt werden. Die zweite Phase dient dazu, das Ausgangsmolekül Oxalacetat wieder herzustellen, damit der Citratzyklus von neuem beginnen kann. Bei dem Abbauen und Wiederherstellen wird Energie frei, die aber nicht verloren geht, sondern in sogenannten Carrier-Molekülen und GTP gespeichert wird.

GTP bedeutet Guanosintriphosphat. Also ist in diesem Molekül nur ein anderes Nukleotid an den Phosphatgruppen angehängt. GTP ist ATP ähnlich und kann zu ATP auch leicht umgewandelt werden.

Carrier-Moleküle werden mit Elektronen beladen und transportieren Elektronen an ihren Zielort. Auch, wenn es erst einmal so aussieht, als würden sie Protonen (Wasserstoff) transportieren, ist es natürlich so, dass Wasserstoffatome, jeweils ein Elektron auf ihrer Schale haben. Man spricht vom Elektronentransport, da Elektronen Energieträger sind. Diese Carrier-Moleküle sind beim Citratzyklus NADH + H+ und FADH2.

Da der Citratzyklus etwas komplizierter ist, kannst du ihn in Abbildung 3 noch einmal nachvollziehen. Mithilfe der chemischen Strukturformel, kannst du erkennen, wo welche Atome getauscht, abgespalten werden oder neu binden.

Bilanz des Citratzyklus

aerobe Zellatmung Bilanz des Citratzyklus StudySmarter

aerobe Zellatmung Citratzyklus StudySmarterAbbildung 3: CitratzyklusQuelle: abiweb.de

Atmungskette

In der Atmungskette der Zellatmung wird die in den Carrier-Molekülen gespeicherte Energie in ATP umgewandelt. Sowohl bei der Glykolyse, im Citratzyklus und der oxidativen Decarboxylierung sind solche energiegeladenen Carrier-Moleküle entstanden.

Die Atmungskette findet an der inneren Mitochondrienmembran statt. NADH + H+ und FADH2 geben an bestimmte Membranproteine ihre Elektronen ab, die als Redoxsysteme fungieren. Der Schlüssel zur Energiegewinnung bei der Atmungskette ist eine Elektronentransportkette, bei der Schritt für Schritt Energie frei wird und in Form von ATP gespeichert wird.

Das letzte Membranprotein der Elektronentransportkette überträgt schließlich die Elektronen auf Sauerstoffmoleküle, sodass Wasser entsteht. Du fragst dich bestimmt wie aus Sauerstoffatomen und Elektronen Wasser entstehen kann? Die benötigten Wasserstoffatome befinden sich reichlich in der Mitochondrienmatrix und kommen bei dieser Reaktion aus dem Lumen hinzu.

Um den Ablauf der Atmungskette nochmal zu verbildlichen, ist in Abbildung 4 eine grobe Zusammenstellung aller Abläufe, die für dich wichtig sind.

Vielleicht hast du dich schon einmal gefragt, warum man eine Elektronentransportkette braucht, wenn auch gleich Wasser aus Elektronen und Sauerstoff hergestellt werden könnte. Das hat einen einfachen Grund: Das Energielevel der Elektronen muss über die Elektronentransportkette reduziert werden, damit es nicht zu einer Knallgasreaktion in unseren Zellen kommt.

Würde dies passieren, ginge eine Zelle wahrscheinlich kaputt und das wäre bestimmt nicht im Sinne des Organismus. Außerdem werden bei der Elektronentransportkette Protonen in den Intermembranraum transportiert, was einen Konzentrationsgradienten aufbaut. Diesen macht sich die ATP-Synthase schließlich zur Synthese von ATP zunutze.

Der Schlüssel zur ATP-Gewinnung ist eine ATP-Synthase. Bei der Elektronentransportkette werden Wasserstoffprotonen aktiv in den Intermembranraum transportiert. Dadurch besteht nun ein Konzentrationsgradient von Wasserstoffprotonen zwischen dem Intermembranraum und der Mitochondrienmatrix. Wasserstoffprotonen können die innere Mitochondrienmembran nicht ohne Hilfe durchqueren, bestreben aber einen Ausgleich des Konzentrationsgradienten. Dabei kommt die ATP-Synthase zum Einsatz, die die Protonen in die Matrix zurück pumpt. Die dabei freiwerdende Energie wird nun in ATP gespeichert.

Die Atmungskette ist eine oxidative Phosphorylierung.

Bilanz der Atmungskette

aerobe Zellatmung Bilanz der Atmungskette StudySmarter

aerobe Zellatmung Atmungskette StudySmarterAbbildung 4: AtmungsketteQuelle: docplayer.org

Energiebilanz

Jetzt wollen wir aber wissen, wie viele ATP-Moleküle pro Glucosemolekül bei der Zellatmung gebildet werden. Dafür musst du wissen, dass pro NADH-Molekül 2,5 ATP und pro FADH2-Molekül 1,5 ATP-Moleküle gebildet werden können. Durch die Glykolyse, der oxidativen Decarboxylierung und dem Citratzyklus entstehen bei der Zellatmung 10 NADH + H+ und 2 FADH2. Darauf können wir jetzt die ATP-Menge, die bei der Atmungskette entsteht, berechnen:

10 NADH → 10 x 2,5 ATP = 25 ATP

2 FADH2 → 2 x 1,5 ATP = 3 ATP

Bei der Atmungskette entstehen also 28 ATP-Moleküle. Addieren wir nun die ATP-Moleküle, die bei der Glykolyse (2 ATP) und dem Citratzyklus (2 ATP) entstanden sind, werden pro Glucose-Molekül 32 Moleküle ATP in der Zellatmung gebildet.

Je nach Lehrkraft kann es sein, dass die richtige Antwort für die in der Atmungskette gewonnenen ATP-Moleküle 38 Moleküle ATP ist. Die tatsächliche ATP-Ausbeute kommt auf die Auslastung der ATP-Synthase an. Bei maximaler Auslastung kann die ATP-Synthase auch mehr ATP synthetisieren und die Bilanz der Atmungskette beträgt dann 34 ATP- statt 28 ATP-Moleküle.

Allgemeine Reaktionsgleichung der aeroben Zellatmung

aerobe Zellatmung Allgemeine Reaktionsgleichung der aeroben Zellatmung StudySmarter

aerobe Zellatmung - Das Wichtigste auf einen Blick

  • Bei der aeroben Zellatmung wird Glucose aufzuspalten und das vom Körper verwertbare Adenosintriphosphat (ATP) zu erhalten.
  • Die aerobe Zellatmung wird in 3 Teilschritte unterteilt: Glykolyse, Citratzyklus (inkl. oxidative Decarboxylierung) und die Atmungskette.
  • Die Glykolyse findet im Cytoplasma statt, während die restlichen Teilschritte der aeroben Zellatmung in den Mitochondrien stattfinden.
  • Bei der Glykolyse werden aus einem Molekül Glucose 2 Pyruvat-Moleküle hergestellt.
  • Pyruvat wird durch die oxidative Decarboxylierung zu Acetyl-CoA umgewandelt und aktiviert. Das ist der Ausgangsstoff des Citratzyklus.
  • Im Citratzyklus wird Acetyl-CoA an Oxalacetat gebunden. Der Zyklus wird in 2 Teile unterteilt: Im ersten Teil wird Citrat abgebaut und im 2. Teil wird Oxalacetat wiederhergestellt, damit der Zyklus von neuem beginnen kann.
  • Während den Reaktionen wird Energie frei, die in GTP (im Citratzyklus) und NADH und FADH2 gespeichert wird.
  • Bei der Atmungskette an der Mitochondrieninnenmembran entladen sich die Carrier-Moleküle NADH und FADH2. Die freiwerdenden Elektronen werden auf Membranproteine übertragen, die eine Elektronentransportkette bilden.
  • Mithilfe eines Konzentrationsgradienten erzeugt schließlich eine ATP-Synthase an der Mitochondrieninnenmembran aus ADP und P ATP.
  • Insgesamt werden bei der aeroben Zellatmung pro Mol Glucose 32 ATP Moleküle erzeugt.

Aerobe Zellatmung

Die aerobe Zellatmung ist ein Stoffwechselvorgang, der zum Ziel hat, Energie zu gewinnen bzw. Glucose aufzuspalten und das vom Körper verwertbare Adenosintriphosphat (ATP) zu erhalten.  Die aerobe Zellatmung wird in 3 Teilprozesse aufgeteilt:  

  1. Glykolyse
  2. Citratzyklus (inkl. oxidativer Decarboxylierung)
  3. Atmungskette

Aerobe Zellatmung bedeutet, dass die Zellatmung nur unter aeroben Bedingungen, d.h. unter Anwesenheit von Sauerstoff, ablaufen kann. Dabei wird Glucose schrittweise über die Glykolyse, Citratzyklus und die Atmungskette zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut. Die dabei freiwerdende Energie wird in Form von ATP gespeichert

Die Glykolyse findet im Cytoplasma der Zelle statt. Der Citratzyklus läuft in der Mitochondrienmatrix und die Atmungskette an der Innenmembran der Mitochondrien ab.

1 Mol Glucose reagiert zu 6 Mol Kohlenstoffdioxid und 6 Mol Wasser.

Finales Aerobe Zellatmung Quiz

Frage

Was ist eine oxidative Decarboxylierung?

Antwort anzeigen

Antwort

Es wird eine Carboxylgruppe in Form von Kohlenstoffdioxid abgespalten und der Rest des Moleküls wird oxidiert.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre den Zweck der oxidativen Decarboxylierung von Pyruvat.

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der oxidativen Decarboxylierung wird Pyruvat zu Acetyl-CoA umgewandelt, damit der Citratzyklus ablaufen kann. Deshalb ist dies auch die Schlüsselreaktion zwischen Glykolyse und Citratzyklus. Dieser Prozess trägt dazu bei, Glucose zu ATP abzubauen.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre die Begriffe "aerober Stoffwechsel" und "anaerober Stoffwechsel".

Antwort anzeigen

Antwort

Der aerobe Stoffwechsel ist obligatorisch abhängig von Sauerstoff. Anaerobe Stoffwechselprozesse brauchen keinen Sauerstoff, um stattfinden zu können.

Frage anzeigen

Frage

Welche Aussagen treffen zu?

Antwort anzeigen

Antwort

Die oxidative Decarboxylierung ist irreversibel.

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Frage

Aus wie vielen und welchen Untereinheiten besteht der Pyruvatdehydrogenase-Komplex?

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Antwort

  • Pyruvatdehydrogenase (E1)
  • Dihydroliponamid-Acetyltransferase (E2)
  • Dihydroliponamid-Dehydrogenase (E3)


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Frage

In welche Reaktionsschritte kann die oxidative Decarboxylierung zusammengefasst werden?

Antwort anzeigen

Antwort

  1. Decarboxylierung von Pyruvat
  2. Oxidation des ehemaligen Pyruvats
  3. Aktivierung durch Coenzym A
Frage anzeigen

Frage

Wo findet die oxidative Decarboxylierung statt?

Antwort anzeigen

Antwort

Die oxidative Decarboxylierung findet bei Eukaryoten in den Mitochondrien statt. Bei Prokaryoten findet der Prozess im Cytosol statt.

Frage anzeigen

Frage

Welche Cofaktoren besitzt der Pyruvatdehydrogenase-Komplex?

Antwort anzeigen

Antwort

  • aktiviertes Thiamin (TPP)
  • Liponamid
  • Coenzym A
  • FAD
  • NAD+ 


Frage anzeigen

Frage

Wie viele Untereinheiten hat der Pyruvatdehydrogenase-Komplex?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Pyruvatdehydrogenase-Komplex besteht aus 3 Untereinheiten:

  1. Pyruvatdehydrogenase (E1)
  2. Dihydroliponamid-Acetyltransferase (E2)
  3. Dihydroliponamid-Dehydrogenase (E3)
Frage anzeigen

Frage

Aus wie vielen Enzymen besteht der Pyruvatdehydrogenase-Komplex?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Pyruvatdehydrogenase-Komplex besteht aus 5 Enzymen.

Frage anzeigen

Frage

Welche Störfaktoren könnten dazu führen, dass die oxidative Decarboxylierung gestört wird?

Antwort anzeigen

Antwort

Arsen blockiert den Pyruvatdehydrogenase-Komplex, wodurch kein Acetyl-CoA gebildet werden kann und der Citratzyklus kann nicht ablaufen. Das hat zur Folge, dass kaum oder nur unzureichend ATP gebildet werden kann.

Frage anzeigen

Frage

Welchem Stoffwechselweg ist die oxidative Decarboxylierung zuzuordnen?

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Antwort

Die oxidative Decarboxylierung ist ein Teilschritt der aeroben Zellatmung.

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Frage

Beschreibe in wenigen Sätzen, was bei der oxidativen Decarboxylierung von Pyruvat passiert.

Antwort anzeigen

Antwort

Eine Carboxylgruppe wird zuerst von Pyruvat abgespalten und in Form von Kohlenstoffdioxid abgegeben. Das ehemalige Pyruvat-Molekül wird im nächsten Schritt zu Acetyl oxidiert. Als letztes wird das an das aktivierte Acetat Coenzym A angehängt. Es entsteht Acetyl-CoA, Ausgangsstoff des Citratzyklus.

Diese Reaktion wird vom Pyruvatdehydrogenase-Komplex katalysiert.

Frage anzeigen

Frage

Was bedeutet aerobe Bedingungen?

Antwort anzeigen

Antwort

Aerob bedeutet, dass Sauerstoff vorhanden sein muss, damit der Stoffwechselweg stattfinden kann.


Frage anzeigen

Frage

Gib eine kurze Definiton der aeroben Zellatmung an.

Antwort anzeigen

Antwort

Die aerobe Zellatmung ist ein Stoffwechselweg zur Energiegewinnung unter Voraussetzung der Anwesenheit von Sauerstoff. Glucose wird schrittweise zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut. Die dabei freiwerdende Energie wird in Form von ATP gespeichert.

Frage anzeigen

Frage

Wo finden die einzelnen Stoffwechselprozesse der aeroben Zellatmung statt? (Reaktionsorte)

Antwort anzeigen

Antwort

  • Glykolyse = Cytoplasma
  • Oxidative Decarboxylierung = Mitochondrien/Mitochondrienmembran
  • Citratzyklus = Matrix der Mitochondrien
  • Atmungskette = Innenmembran der Mitochondrien
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Frage

Was wird auch als die Energiewährung der Zelle bezeichnet und warum?

Antwort anzeigen

Antwort

ATP wird als Energiewährung der Zelle bezeichnet, weil ATP im Körper universell einsetzbar ist.

Frage anzeigen

Frage

Welchen Spitznamen haben die Mitochondrien in unseren Zellen?

Antwort anzeigen

Antwort

Mitochondrien werden als Kraftwerke der Zelle bezeichnet, weil dort die meiste Energie in Form von ATP im Körper zur Verfügung gestellt wird.

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Frage

Weshalb ist ein ATP-Molekül so energiereich und wie kann es diese Energie weiter- bzw. abgeben? Beschreibe zur Beantwortung der Frage auch kurz wie ein ATP-Molekül aufgebaut ist.

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Antwort

Ein ATP Molekül ist aus einem Zucker (Ribose), Adenin und 3 Phosphatresten aufgebaut. Die Bindung zwischen den 2. und 3. Phosphatrest ist besonders energiereich. Wird ein Phosphat abgespalten wird dabei Energie frei, die genutzt werden kann, z.B. für die Muskelkontraktion.

Frage anzeigen

Frage

Aus welchen 3 Teilschritten besteht die aerobe Zellatmung?

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Antwort

  1. Glykolyse
  2. Citratzyklus inkl. oxidative Decarboxylierung
  3. Atmungskette
Frage anzeigen

Frage

In welchem Schritt der aeroben Zellatmung wird am meisten ATP generiert?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der Atmungskette wird am meisten ATP generiert.

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Frage

Beschreibe bitte kurz die Grundzüge der Glykolyse.

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der Glykolyse wird 1 Mol Glucose zu 2 Mol Pyruvat abgebaut. Dabei wird Glucose zuerst unter Energieaufwendung umgebaut und schließlich zu 2 C-3-Körpern abgebaut. Schließlich entstehen unter geringer Energiegewinnung 2 Moleküle Pyruvat. Die dabei freiwerdende Energie wird in ATP und NADH + H+ gespeichert.

Frage anzeigen

Frage

Beschreibe bitte kurz, was in der oxidativen Decarboxylierung passiert.

Antwort anzeigen

Antwort

Pyruvat wird aus dem Cytosol in die Mitochondrien transportiert. Es wird eine Carboxylgruppe abgespalten und das restliche Molekül oxidiert. Dabei wird Kohlenstoffdioxid frei und NAD+ zu NADH + H+ reduziert. Zuletzte wird Coenzym A an das Acetyl angehängt, sodass Acetyl-CoA entsteht. Es ist das Startmolekül für den Citratzyklus.

Frage anzeigen

Frage

Bitte beschreibe kurz den Ablauf des Citratzyklus.

Antwort anzeigen

Antwort

Das Startmolekül Acetyl-CoA gibt im 1. Schritt die Acetyl-Gruppe ab, die auf Oxalacetat übertragen wird. Dabei entsteht Citrat. Dann wird Citrat im 1. Teil des Zyklus abgebaut und im 2. Teil des Zyklus wird Oxalacetat wieder aufgebaut. Die dabei freiwerdende Energie wird in Form von GTP, NADH + H+ und FADH2 gespeichert.

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Frage

Beschreibe kurz den Ablauf der Atmungskette.

Antwort anzeigen

Antwort

In der Atmungskette der Zellatmung wird die in den Carrier-Molekülen gespeicherte Energie in ATP umgewandelt. NADH + H+ und FADH2 geben an bestimmte Membranproteine ihre Elektronen ab, die als Redoxsysteme fungieren. Über eine Elektronentransportkette werden durch Redoxreaktionen Elektronen weitergegeben. Das letzte Membranprotein der Elektronentransportkette überträgt schließlich die Elektronen auf Sauerstoffmoleküle, sodass Wasser entsteht. Eine ATP-Synthase generiert schließlich ATP durch den dabei entstandenden Protonenkonzentrationsgradienten.

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Frage

Wie lautet die Energiebilanz der aeroben Zellatmung?

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Antwort

Pro Molekül Glukose entstehen 32 Moleküle ATP.

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Frage

Wie viel ATP kann aus einem Mol NADH bzw. einem Mol FADH2 gewonnen werden?

Antwort anzeigen

Antwort

  • 1 NADH = 2,5 ATP
  • 1 FADH2 = 1,5 ATP
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Frage

Wo läuft die Glykolyse ab?

Antwort anzeigen

Antwort

Im Zytosol.

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Frage

Über welche Transporter wird Glucose in die Zelle aufgenommen?

Antwort anzeigen

Antwort

GLUTs (Glucosetransporter)

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Frage

Welche zwei Phasen lassen sich bei der Glykolyse unterscheiden?

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Antwort

  1. Investitionsphase: Der C6-Körper Glucose wird in zwei C3-Körper umgewandelt. Dazu muss Energie in Form von ATP investiert werden.
  2. Ertragsphase: Es entstehen 2 Moleküle Pyruvat. Dabei wird ATP gewonnen.
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Frage

Wie viele Reaktionsschritte hat die Glykolyse?

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Antwort

10

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Frage

Welche Enzyme der Glykolyse werden reguliert?

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Antwort

Hexokinase, Phosphofructokinase-1, Pyruvatkinase

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Frage

Welche Enzyme katalysieren die Reaktionen der Glykolyse, bei denen ATP entsteht?

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Antwort

Phosphoglycerat-Kinase und Pyruvatkinase

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Frage

Welche Hormone wirken an der Regulation der Glykolyse mit?

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Antwort

Insulin und Glucagon

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Frage

Was ist der Unterschied zwischen aerober und anaerober Glykolyse?

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Antwort

Der weitere Weg des Pyruvats:


Anaerobe Glykolyse: Pyruvat reagiert zu Lactat (sauerstoffunabhängig).


Aerobe Glykolyse: Pyruvat reagiert zu Acetyl-CoA, es schließen sich Citratzyklus und Atmungskette an (sauerstoffabhängig).

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Frage

Was ist die Energiebilanz der anaeroben Glykolyse?

Antwort anzeigen

Antwort

2 ATP

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Frage

Was ist die Energiebilanz der aeroben Glykolyse?

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Antwort

Es können bis zu 32 Moleküle ATP entstehen.

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Frage

Wo läuft die anaerobe Glykolyse ab?

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Antwort

Vor allem in Zellen ohne Mitochondrien und bei zu geringem Sauerstoffangebot.

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Frage

Was passiert in der anaeroben Glykolyse?

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Antwort

Die Lactatdehydrogenase katalysiert die Reaktion von Pyruvat zu Lactat.

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Frage

Wie wird die Pyruvatkinase gehemmt?

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Antwort

Durch Indikatoren einer bereits großen Energievorrats:


  • Acetyl-CoA
  • ATP
  • Alanin
  • langkettige Fettsäuren


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Frage

Wie wird die Pyruvatkinase aktiviert?

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Antwort

Durch Fructose-1,6-Bisphosphat.

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Frage

Wie wird die Phosphofructokinase-1 aktiviert?

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Antwort

  • AMP/ADP
  • Fructose-2,6-Bisphosphat
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Frage

Wie wird die Phosphofructokinase-1 gehemmt?

Antwort anzeigen

Antwort

  • ATP
  • Citrat
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Frage

Wie viele C-Atome hat Glucose?

Antwort anzeigen

Antwort

6

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Frage

Wie viele C-Atome hat Pyruvat?

Antwort anzeigen

Antwort

3

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Frage

Welche Coenzyme geben in der Atmungskette Elektronen ab?

Antwort anzeigen

Antwort

NADH und FAD

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Frage

Wo findet die Atmungskette statt?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Eukaryonten: innere Mitochondrienmembran
  • Prokaryonten: Zellmembran
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Frage

Wie viele Komplexe hat die Atmungskette?

Antwort anzeigen

Antwort

4

Frage anzeigen

Frage

Welche Reaktion findet in der Atmungskette unter kontrollierten Bedingungen statt?

Antwort anzeigen

Antwort

Knallgasreaktion

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Frage

Woher kommt der Sauerstoff, der in der Atmungskette verwendet wird?

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Antwort

Die Atmungskette verwendet den eingeatmeten Sauerstoff, der mit roten Blutkörperchen zu den Zellen transportiert wird.

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